CNR IUT 2013 CORTE

CNR IUT 2013 CORTE

La Centrale de Proximité en Nanotechnologies de Paris Nord

à l'IUT de Villetaneuse ;

un exemple des spécificités des IUT

en pédagogie, recherche et collaboration industrielle.

Alexis P. A. Fischer 1,2, Jeanne Solard 1, Mahmoud Chakaroun 1,2, Nathalie Fabre 1,2, Min W. Lee 1,2, Azzedine Boudrioua 2

1. Université de Paris 13, Sorbonne Paris Cité, IUT de Villetaneuse, F-93430,Villetaneuse, France2. Université Paris 13, Sorbonne Paris Cité, Laboratoire de Physique des Lasers,

CNRS, (UMR 7538), F-93430, Villetaneuse, France.

Jeudi 13 juin 2013 CNR IUT 2013 Corte 2

Plan de la présentation

1. Le contexte● L'IUT de Villetaneuse dans l'Université Paris 13● Historique : Rôle moteur de l'IUT ● Financements

2. Description de la centrale3. Les activités

● Les activités Pédagogiques● La Recherche● Les collaborations industrielles

● Conclusion

Centrale de Proximité en Nanotechnologies de Paris Nord : Un exemple de spécificités des IUT


1.1 Localisation● Nord de Paris● Limite entre la Seine Saint

Denis (93) et le Val d'oise (95)● Campus de Villetaneuse● Origine modeste des étudiants● Université pluridisciplinaire :

Droit, SH, Médecine, Sciences (1 UMR, 1UPR)


1. Contexte

95

93

UP13

Enghiens les bains (95) Aubervilliers (93)


1.1 Localisation● Nord de Paris● Limite entre la Seine Saint

Denis (93) et le val d'oise (95)● Campus de Villetaneuse● Origine modeste des étudiants● Université pluridisciplinaire :

Droit, SH, Médecine, Sciences (1 UMR, 1UPR)

● Distance avec les autres centres technologiques (Université de Marne la Vallée, Plateau de Saclay)

● Aménagement du territoire ?


1. Contexte

95

93

UP13

Enghiens les bains (95)

1H45

>2h

Aubervilliers (93)


1.2 Origine sociale des étudiants


Contexte

Tabeau extrait de : Les conditions de vie des étudiants de trois universités franciliennes : Cergy-Pontoise, Marne-la-Vallée et Paris 13 - Enquête réalisée au printemps 2004 pour la Région Ile-de-France Février 2005 - Nadia Amrous, Louis Gruel et Ronan Vourc’hhttp://www.ove-national.education.fr/medias/files/publications/conditions_de_vie_idf.pdf


1.3 Objectif et motivations du projet● Objectifs : Créer une plateforme en nanotechnologies,

microélectronique, optoélectronique● Motivations :

● Dimension d'aménagement du territoire ● Assurer un positionnement de l'IUT

● Schéma LMD : DUT (BAC+2) ⇒ Lic. Pro. (BAC+3)● Renforcement de l'offre dans le domaine secondaire● Insertion professionnelle de haut niveau● Revendiquer le T de Technologie dans IUT

● Offrir un environnement technologique de pointe aux enseignants chercheurs du campus (notamment EC IUT)


1. Contexte


1.4 Rôle de l'IUT dans la création de la Salle blanche● Projet initié en 2005 ● Demande d'habilitation d'une Licence Professionnelle Electronique

Optique et Nanotechnologies (obtenu en 2006)● Première promotion en 2007-2008● Retombées immédiates : Intérêt d'un Master Physique et Application,

d'une Licence Electronique● Au départ un projet à minima avec une petite salle blanche pour la pédagogie uniquement (~50 m2)●Intérêt des laboratoires CNRS pour la plateforme technologique : Le projet grossis (200 m2)


Contexte


1.5 Rôle de l'IUT : Aspect Financier● IUT premier financeur de l'opération (650k€)● Effet de levier important sur les autres financements :

● BQR,● CPER (1,6 M€),● FEDER (1M€),● 4 C'Nano Région IdF,● ANR,...

● Soutien du Directeur du Laboratoire de Physique des Lasers (UMR 7538) (VPCS)

● Création d'un IE et de 1 postes d'EC à l'IUT.


Contexte


2- Description de la Centrale de Proximité en Nanotechnologies de Paris Nord : C(PN)2

Plateforme de 300 m2

200 m2 en atmosphère contrôlée ISO 8

10 postes à flux laminaires ISO 5 Local de lithographie optique Local de lithographie électronique Zone chimie acides/Solvants Local évaporateurs

Spécificités : matériaux alternatifs pour la photonique et l'optoélectronique

Semiconducteurs organiques (OLED) Diamants Oxydes

Labellisée par le CNRS en 2009 comme Centrale de Proximité.

Inaugurée en Mars 2011



SAS







Jeudi 13 juin 2013

1- Description : Les équipements de C(PN)2

• Les équipements de micro et nano-fabrication

BBââttii dd’’éévvaappoorraattiioonn ppaarr ccaannoonn ee__

ddééppôôtt IIAADD ((11,,55KKeeVV))

PPffeeiiffffeerr –– PPLLSS558800

BBââttii dd’’éévvaappoorraattiioonn ppaarr eeffffeett jjoouullee ddééppôôtt dd’’OOLLEEDD

MMHHSS EEqquuiippeemmeenntt BBooiittee àà ggaanntt

JJaaccoommeexx

1100 HHootttteess àà fflluuxx llaammiinnaaiirree

Nettoyages Gravure humide Manipulation résine

BBââttii ddee ggrraavvuurree IICCPP

CCoorriiaall –– 220000IILL

AAlliiggnneeuurr ddee mmaassqquuee

KKaarrll SSüüssss –– MMAA110000

SSoouurrccee UUVV :: 440000 nnmm

MMiiccrroossccooppee ooppttiiqquuee

LLeeiiccaa –– LLWWSS33000000

OObbjjeeccttiiffss xx55,,xx1100,,xx2200,, xx5500,,xx110000 ((OONN 00..99))

TTeesstteeuurr ssoouuss ppooiinnttee

KKeeiitthhlleeyy 22663355AA--22440000 44 mmiiccrroommaanniillaatteeuurrss

SSiiggnnaattoonnee SS772255

MMiiccrroossccooppee àà FFoorrccee AAttoommiiqquuee--AAFFMM

NNaannoossuurrff –– EEaassyyssccaann

MMooddee ccoonnttaacctt

Profilomètre mécanique

KLA-Tencor – Alpha-step IQ

Rayon pointe 5 µm

• Les équipements caractérisation

Système de lithographie électronique Pioneer Raith

MEB + Cathodo-Luminescence

(Livraison fin 2012)

Jeudi 13 juin 2013

3- Les activités de C(PN)2 3.1 Pédagogie

Licence professionnelle Electronique Optique et Nanotechnologies (IUT de Villetaneuse)

Formation initiale (Diplômant) - 12 étudiants

Formation continue (Diplômant) – jusqu'à 12 étudiants

Accès CNFM (travaux pratiques)

Licence Sciences Pour l'Ingénieur – Parcours Nanotechnologies (Diplômant)

Master Physique et Nanotechnologies (Diplômant)

Jeudi 13 juin 2013

3- Les activités de C(PN)23.1 Pédagogie : Travaux pratiques Microfabrication

• Photolithographie• Lithographie électronique• Gravure plasma• Dépôts de couche mince,...

Caractérisation• Microscopie électronique• Profilomètrie• Microscopie à Force Atomique (AFM)• Microscopie électronique• ...

Jeudi 13 juin 2013

3- Les activités de C(PN)2

● Salim Iratni (Promotion 20102011) : Issu d’un BTS systèmes électronique, j’ai rejoins la formation en licence professionnelle Electronique, optique et nanotechnologies à l’IUT de Villetaneuse afin de développer une partie de l’électronique que je n’avais pas vu pendant le BTS. A la suite de cette formation, j’ai effectué un stage chez Lumière + Nature (Panavision). Depuis novembre 2011, je suis ingénieur Radio fréquence en CDD de 2 ans (avec possibilité d’embauche) à l’institut de physique nucléaire/CNRS d'Orsay, ou je réalise des tests de performance sur des composants de hautes technologies et l’autre partie de mon temps je fais de la R&D.

Le devenir des étudiants ● Delphine Lanteri (Promotion 2008-2009) : Avant la licence pro Nano j'ai effectué un BTS génie optique photonique au lycée Fresnel à Paris. J'avais plusieurs options concernant la poursuite de mes études en licence pro. J'ai opté pour cette licence pour la formation salle blanche ce qui m'a été très bénéfique. Le stage de licence s'est déroulé à la Sagem Reosc sur la mise à niveau d'un insolateur pour substrat de grandes dimensions (12"). 10 jours après la fin de mon stage j'ai été embauché chez 3S photonics à Nozay en CDD de 5 mois sur la caractérisation de laser modulateur avant et après mises sous module (responsivité, BER etc....). Aujourd'hui je suis en CDI depuis 2 ans et quelques mois chez Alcatel-Lucent Bell Labs France au III-V lab (GIE Alcatel-Thalès CEA Leti). J'aime beaucoup mon métier parce que je suis autonome, qu'il y a ce mélange industrie+recherche et que c'est un travail vraiment très intéressant.

● Michal Marchewka (Promotion 2010-2011) : Après un BTS système électronique, j'ai candidaté en Licence Professionnelle Electronique et Nanotechnologies à l'IUT de Villetaneuse ou j'ai été accepté et où j'ai appris entre autre à travailler dans une salle blanche. Le stage de fin d'année s'est déroulé dans l'entreprise Didalab ( www.didalab.fr) Après le stage j'ai continué pendant deux mois dans l''entreprise comme assistant ingénieur pour finir le projet et j'ai réussi à négocier un salaire de 1500€ net /mois. En 2012, je suis retourné dans mon pays d'origine la Pologne ou j'ai été recruté comme ingénieur par l'Institut of Electron Technology (http://www.ite.waw.pl/en/general_info.php). Je participe actuellement à de la recherche sur la récupération de l'énergie vibratoire sur l'oxyde de silicium. Parallèlement à mon travail à l'institut de recherche on me propose de poursuivre mes études en master.

● Mohammed Ziouche (promotion 2009-2010) : Avant de faire la licence LP nano j’étais en prépa scientifique et je ne voulais pas continuer dans de longues études, je voulais faire une formation technique riche et qui débouche sur du concret. En licence LP nano, j’ai appris à travailler et à m’organiser avec rigueur. Les enseignement m’ont permis de faire beaucoup de découvertes scientifique (technologie de plasma et le dépôt de couche mince), j’ai effectué à la fin de l’année un stage de trois mois dans le bureau de recherche et développement de l’entreprise CORIAL comme technicien process à Grenoble, Juste après le stage j’ai eu une offre d’emplois par l’entreprise dans la quelle j’ai effectué mon stage. J'ai effectué depuis plusieurs mission chez Dassault

Jeudi 13 juin 2013

3.1 Pédagogie : Projets tuteurés Thématique proche de la recherche Microstructuration par photolithgraphie Diode Electroluminescente Organique (OLED) Typiquement une OLED avec LOGO


Jeudi 13 juin 2013

3.2 La recherche académique Laboratoire de Physique des Lasers (LPL UMR CNRS 7538) Laboratoire des Sciences et des Procédés et des Matériaux (LSPM –

UPR CNRS 1311) Labex SEAM (Sciences and Engieneering for Advanced Materials)

Thématiques de Recherche Diodes Electroluminescentes organiques (LPL) Diode laser à semiconducteur organique (LPL) Nanoparticules et Nanostructures photoniques (LPL) Nanostructuration du diamant (LPL LSPM)


Jeudi 13 juin 2013

3.2 Recherche académique : Exemples de micro et nanostructurations


20

Patterned sapphire substrate (PSS)CPN² en partenariat avec CorialRéalisation : lithographie optique / bâti gravureDimaetre 2µm / période 3µm

Micro OLED PON- LPLRéalisation : lithographie optique / bâti OLED Diamètre 5µm

Structuration du DiamantEquipe PEMA du LSPMRéalisation : lithographie électronique / bâti gravure

Lithographie Avec nanoparticules

PON du LPLRéalisation : lithographie optique /

bâti OLEDDiamètre 650nm

Cristaux photoniques d'ITOEquipe PON du LPL

Réalisation : lithographie ebeam / gravure plasma

175nm, pas =200nm

trous 500 nm, pas =1µm

Jeudi 13 juin 2013

Une exemple d'activité de recherche : Les diodes électroluminescentes organiques

Contexte : Semiconducteur organique Prix Nobel de Chimie en 2000 pour les polymères

conducteurs Heeger et Shirakawa Certains composés chimiques organiques offrent

une conduction qui permet la réalisation de composants électroniques et organiques.

Applications optoélectroniques commerciales : Display, éclairage, photovoltaïque, des capteurs,...

Le seul composant optoélectronique non démontré : La diode laser organique


Jeudi 13 juin 2013


Microcavité verticale 1D(confinement 1D)

Cristal photonique 2D(confinement 2D)

Facteur de qualité Q élevé Cavité de type défaut dans le CPCavité étendue

Axe 1

ANR OLD-TEA 090701 : Organic Laser Diode – A Threshold-Less Experimental Approach

Axe 2

Pompage électrique

Miroir 1

Miroir 2

Hétérostructure organique 2

Jeudi 13 juin 2013





Axe 1


Axe 2

Pompage électrique

Miroir 1

Miroir 2


Jeudi 13 juin 2013


Top mirror

Bottom mirror

OLED

Longueur d’onde (nm)

M. Chakaroun, A. Coens, & Al. “Optimal design of a microcavity organic laser device under electrical pumping“ Vol.19,No.2 / Optics Express 493 (2011)

Facteur de qualité: Q =10000

OLED en microcavité, schéma:

Inte

nsité

(a.u

.)

Jeudi 13 juin 2013

3- Les activités de C(PN)2Oled en cavité complète, variation de l’épaisseur d’aluminium:

eAl=15 nm eAl=12 nm

Jeudi 13 juin 2013





Axe 1


Axe 2

Pompage électrique

Miroir 1

Miroir 2


Jeudi 13 juin 2013


Pic : 653 nm Seuil : 20.4 µJ/cm²

Image MEB du CP avec une couche organique

Couche organique

Vue de dessus Vue de coupe

Pas de modification du diamètre des trousTransfert du profil à la couche organiqueDépôt uniforme sur et dans la structure photonique

Optically pumped lasing from organic two-dimensional planar photonic crystal microcavity, F. Gourdon, M. Chakaroun, N. Fabre, J. Solard, E. Cambril, A.-M. Yacomotti, S. Bouchoule, A. Fischer and A. Boudrioua, APPLIED PHYSICS LETTERS 100, 213304 (2012)

Jeudi 13 juin 2013

3- Les activités de C(PN)2Cavité L3 (250-150)

Pompage optique : 355 nm Pulsation : 10 Hz Durée du pulse : 6 ns Couche organique : 150 nm

Pic : 653 nm

Energie d’émission en fonction de l’énergie de pompe pour une cavité de type L3

Seuil : 20.4 µJ/cm²

FWHM = 4.5 nm

Apres seuilAvant seuil

Spectre d’émission de la microcavité avant et après le seuil laser

500 550 600 650 700 750

0

2500

5000

7500

10000

12500

Wavelength (nm)

Inte

nsity

(µW

)

Inte

nsité

(u. a

.)

Longueur d’onde (nm)

1 10 100 100010

100

1000

10000

Pump energy (µJ/cm²)

Oup

ut e

nerg

y (a

.u.)

Ene

rgie

de

sorti

e (u

. a.)

Energie de pompe (µJ/cm²)

Jeudi 13 juin 2013

Partenariats Université-Entreprise Accès à la salle blanche via un étudiant déjà habilité Accès aux domaines de compétences des équipes

impliquées dans le projet Etudes courtes (dégrossir un sujet) (quelques semaines) :

Stage de Licence Professionnelle (Adveotec, Corial,...) Etudes de faisabilité ou de caractérisation (6 mois) : Stage

de Master : (Saint Gobain Recherche,...) Etudes approfondies ( 3 ans ) : Thèse CIFRE : (3S photonics...)


Jeudi 13 juin 2013

Centrale de Proximité en Nanotechnologies de Paris Nord– 200 m2, ISO8, équipements de micro et nanostructuration– Spécificité : Matériaux alternatifs pour l'optoélectronique et la photonique

Activités pédagogiques– Licence professionnelle Electronique Optique et Nanotechnologies– Licence L3 parcours nanotechnologies, Master Physique et Nano

Activités en recherche– 1 UMR (LPL), 1 UPR(LSPM), Labex SEAM (Matériaux)– Labellisation CNRS en 2009– Thématique OLED, Diode laser organique, nanostructuration du diamant

Partenariats Université-Entreprise– CIFRE, Stage de Master,...

Conclusion

Documents

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